Liczne badania światowe wykazały związek przyczynowo-skutkowy pomiędzy paleniem tytoniu a rozwojem chorób. Wynik ten był do przewidzeniu znając skład dymu tytoniowego jak i zasięg jego wpływu. Paląc papierosy wszystko jedno czy lekkie czy mocne narażamy się na rozwój wielu często śmiertelnych chorób takich jak:
Nowotwory złośliwe płuc: Wykazano, że od 90-95% nowotworów złośliwych rozwija się u osób palących w różnym czasie od rozpoczęcia tego nałogu w zależności od typu tytoniu, wieku rozpoczęcia palenia, ilości wypalanych papierosów czy cygar, czasu palenia. Ryzyko zachorowania zmniejsza się o połowę w przypadku palenia papierosów z filtrem a czas od zadziałania czynnika rakotwórczego do rozwinięcia pełnych objawów choroby wynosi od 15-20lat. Po zaprzestaniu palenia ryzyko zachorowania zmniejsza się o połowę po 5 latach a zbliża się do ryzyka osoby niepalącej po około 10latach. Uważa się również, że około 20-30% nowotworów złośliwych płuc u osób niepalących jest związanych z paleniem biernym (palący partner w domu, palący koledzy w pracy itp) gdyż w strumieniu bocznym znajduje się 5 razy więcej tlenku węgla, 2-3razy więcej nikotyny, 3-4razy więcej substancji rakotwórczych.
Nowotwory jamy ustnej, gardła, przełyku i krtani: Te nowotwory związane są w szczególności z paleniem cygar i fajek i występują około 2-20 razy częściej u osób palących niż niepalących.
Nowotwory innych narządów: Rozwój nowotworów może dotyczyć również innych narządów takich jak pęcherz moczowy, trzustka, nerki, żołądek, białaczki. Związane jest to ze składem dymu tytoniowego, którego składniki są rozpuszczalne w płynach tkankowych i tą drogą docierają do różnych narządów.
Choroby układu krążenia: Częstość zachorowania i liczba zgonów z powodu zawału serca, tętniaka aorty, nadciśnienia tętniczego, schorzeń degeneracyjnych mięśnia sercowego, schorzeń naczyń mózgowych, schorzeń naczyń obwodowych, krwotoku mózgowego jest większa u osób palących jak niepalących. Palenie papierosów prowadzi do zwiększenia zawartości cholesterolu, rozwoju blaszek miażdżycowych. Palenie papierosów beznikotynowych lub niskonikotynowych nie zmniejsza ryzyka zawału mięśnia sercowego wśród palących.
Choroby nienowotworowe układu oddechowego: Przewlekła obturacyjna choroba płuc jest chorobą występującą 20-30 razy częściej u osób regularnie i intensywnie palących i jest przyczyną rannego odksztuszania, kaszlu, zaburzeń oddychania.
Inne choroby: Choroba Crohna, osteoporoza częściej występują u osób palących niż niepalących. Dym z papierosa przenika przez łożysko ciężarnej i może być przyczyną zespołu nagłej śmierci noworodka.
Choroby rzadziej występujące u palących: Badanie epidemiologiczne wykazały, że ryzyko nowotworu złośliwego błony śluzowej macicy jest o 50% mniejsze u kobiet palących niż u niepalących co jest najprawdopodobniej związane z zaburzeniami hormonalnymi u tych kobiet. Również rzadziej występują gładkokomórkowe mięśniaki macicy i zatrucie ciążowe. We wrzodziejącym zapaleniu jelita grubego palenie zmniejsza ryzyko zachorowania na tę chorobę o połowę, a w chorobie Parkinsona redukuje umieralność o 20%.